Evolutionary assembly and disassembly of the mammalian sternum
Evolutionary assembly and disassembly of the mammalian sternum
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哺乳动物胸骨的进化组装和拆卸
DOI：
10.1016/j.cub.2022.11.055
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发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
9.2
通讯作者：
Mansfield, Jennifer H.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Brent, Ava E.;Buchholtz, Emily A.;Mansfield, Jennifer H.
进化转变通常与新的解剖结构有关，但这些结构本身的起源却鲜为人知。我们使用发育、遗传和古生物学数据来证明龙的胸骨是由先前存在的元素组装而成的。围产期小鼠的影像学显示两个成对的胸骨元素，它们都主要由起源于侧板中胚层的细胞组成。位置、关节和发育表明它们是突触外群锁骨间和胸骨带的同源物。锁骨间与锁骨相连，在胚胎HOX表达和骨骼成熟的模式上与胸骨带不同，这在以前的兽类中未被发现。胸骨带以两种样式与肋骨相连，最明显的区别是它们与胸骨的联系。进化特征图谱表明，锁骨间带和胸骨带在突触动物的大部分历史中是独立的组成部分。肋骨关节类型的分化和胸骨带向胸骨的细分是关键的创新，可能与运动和呼吸力学的转变有关。3,4锁骨间和胸骨前束的融合在第一胸骨前形成胸前骨，这是历史上最近的一种独特的进化。随后，神秘鲸目动物从根本上减少的胸骨的拆卸是特定元素的，反映了保守的发育程序对复合结构施加的限制。
Evolutionary transitions are frequently associated with novel anatomical structures,1but the origins of the structures themselves are often poorly known. We use developmental, genetic, and paleontological data to demonstrate that the therian sternum was assembled from pre-existing elements. Imaging of the perinatal mouse reveals two paired sternal elements, both composed primarily of cells with lateral plate mesoderm origin. Location, articulations, and development identify them as homologs of the interclavicle and the sternal bands of synapsid outgroups. The interclavicle, not previously recognized in therians,2articulates with the clavicle and differs from the sternal bands in both embryonic HOX expression and pattern of skeletal maturation. The sternal bands articulate with the ribs in two styles, most clearly differentiated by their association with sternebrae. Evolutionary trait mapping indicates that the interclavicle and sternal bands were independent elements throughout most of synapsid history. The differentiation of rib articulation styles and the subdivision of the sternal bands into sternebrae were key innovations likely associated with transitions in locomotor and respiratory mechanics.3,4Fusion of the interclavicle and the anterior sternal bands to form a presternum anterior to the first sternebra was a historically recent innovation unique to therians. Subsequent disassembly of the radically reduced sternum of mysticete cetaceans was element specific, reflecting the constraints that conserved developmental programs exert on composite structures.
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M. Klíma
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